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Electron
S.R.L.
Design
Production &
Trading of
Educational
Equipment
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POUR L'INSTRUCTEUR SEULEMENT
Electron S.R.L. - MERLINO - MILAN
ITALIE
Tel (++ 39 02) 90659200
Web – www.electron.it , e-mail – [email protected]
B3510-A INST –05_06.DOC
Fax 90659180
05/2006
SOMMAIRE
1 – GENERALITES
2 – EXEMPLES DE RESULTATS DES EXPERIENCES
EXERCICE 1: Fonctionnement du système de contrôle dans le mode TOUT OU
RIEN, avec le pilote en courant continu.
EXERCICE 2: Fonctionnement du système de contrôle en mode TOUT OU RIEN
avec le pilote en courant alternatif.
EXERCICE 3: Fonctionnement du système en mode proportionnel, en courant
continu et alternatif.
EXERCICE 4: Caractéristiques des transducteurs de température et des circuits de
conditionnement du signal pertinents.
EXERCICE 5: Calibrage des circuits d’interface des transducteurs.
1 – GENERALITES
Le B3510-A est un modèle de Système de Contrôle de Température de taille
compacte avec des équipements pour étudier et expérimenter les sujets suivants:
– Caractéristiques et construction des capteurs de température: Thermocouple,
Thermorésistances (CTP, CTN), éléments thermostatiques Bimétalliques.
Les circuits d’interface de ces éléments sont analysés et examinés.
– Contrôles de température ON/OFF de base avec point de consigne et hystérésis
réglables.
–
Contrôle proportionnel avec paramètres de la boucle réglables.
– Techniques de contrôle de puissance en courant continu et alternatif pour
l’élément de chauffage.
Le module est fourni avec un dissipateur et un élément de chauffage pour simuler
efficacement un four dont la température peut être contrôlée. Le module comprend
aussi des blocs de circuits à interconnecter par des câbles enfichables pour mettre
en place les configurations différentes d'expérimentation.
Ce module nécessite pour le fonctionnement de la même Alimentation B4191
(B3510-BU) – comme tous les modules de ce système didactique.
L’utilisation d’une autre alimentation est possible, fournissant les sources suivantes:
–
–
–
–
+15V, 1A stabilisée;
-15V, 1A stabilisée;
15 à 18V c.a., 1A;
30 à 36V c.a., 1A.
L’unité didactique ne requiert qu'un minimum d’instruments pour son
fonctionnement, essentiellement un oscilloscope à deux canaux, 20MHz et un
multimètre de laboratoire d’usage général.
Ce module didactique est très simple d'utilisation. Afin d’effectuer un travail rentable
l’étudiant devrait d’abord avoir complété le cours d’Electronique de Base et devrait
avoir eu un aperçu sur les applications des amplis op, des comparateurs, des
redresseurs de signal, des oscillateurs CMOS, qui sont généralement traitées dans
les cours d’Electronique Avancée.
2 – EXEMPLES DE RESULTATS DES EXPERIENCES
EXERCISE1: Fonctionnement du système de contrôle dans le mode TOUT OU
RIEN, avec le pilote en courant continu.
1) Référence minimale préréglable: 1.7V (c’est à dire 17°C).
2) Référence maximale préréglable: 6V (c’est à dire 60°C).
3) Quand le four est à 30°C (par exemple) la transition OFF→ON se produit
typiquement quand la référence est augmentée à 3.25V. La transition ON→OFF
se produit quand la référence est diminuée à 2.75V.
Ceci est en ligne avec l’hystérésis appliquée au comparateur U3 par les
résistances R31 et R33:
Supposons que la sortie de U3 soit haute (+12V):
hystérésis=12V⋅R31/(R33+R31)=251mV → 2.5°C.
Le même résultat est observé en laissant une référence constante et en surveillant la
température avec un multimètre à la sortie OUT1 du circuit TC.
Quand la température d’allumage est (par exemple) 40°C, la température
d’extinction est d’environ 37°C.
EXERCICE 2: Fonctionnement du système de contrôle dans le mode TOUT OU
RIEN avec le pilote en courant alternatif.
Cet exercice est essentiellement une étude fonctionnelle du circuit. Après cet exercice
l’étudiant devrait être en mesure de répondre à des questions comme les suivantes:
–
Supposons que la référence soit fixée à 40°C et que dans ces conditions
d’équilibre l’élément de chauffage s’allume pendant 1 minute (par exemple) et
reste éteint pour 2 minutes. Que peut-on s'attendre si de l’air est constamment
soufflée sur le dissipateur?
(Réponse: le temps d’allumage reste plus ou moins inchangé, le temps
d’extinction devient plus court).
–
Supposons que le rapport ON/OFF soit 1 minute ON, 2 minute OFF à 30°C.
Comment sont susceptibles de changer à 60°C?
(Réponse: le temps ON reste presque inchangé. Le temps OFF est plus court
puisque le four perd de la chaleur plus rapidement à des températures plus
élevées).
–
Décrire en forme narrative le fonctionnement d’un chauffe-eau domestique.
EXERCICE 3: Fonctionnement du système en mode proportionnel, avec pilotes en
courant continu et alternatif.
Des résultats typiques:
– Lorsque la référence est fixée à 35°C (à partir d'un four à température ambiante)
et le gain de boucle est au minimum, la condition d'équilibre de la température est
atteinte en env. 6 minutes. L’erreur en régime permanent est de 8°C (température
effective inférieure à la référence).
–
Dans les mêmes conditions que ci-dessus mais avec le bouton du gain à micourse, l’erreur se réduit à environ 4°C (valeur réelle inférieure à la référence).
–
Dans les mêmes conditions mais au gain maximum, l'erreur moyenne est d'env.
1.5°C (plus faible que prévu).
–
Quand la référence change brusquement de 2.5V à 3.0V, le système réagit
comme suit (avec le pilote en courant continu):
GAIN
TEMPS DE STABILISATION
minimum
6 minutes
mi-course (2.5)
5 minutes
complètement horaire (4.7)
4 minutes
DEPASSEMENT
aucun
négligeable (~1°C)
4°C.
EXERCICE 4: Caractéristiques des transducteurs de température et des circuits de
conditionnement du signal pertinents.
Un tracé typique des caractéristiques des 3 dispositifs, telles que mesurées à OUT1,
OUT2, OUT3 sont montrées dans la page suivante (fig.11).
Noter que ce n’est qu'un exemple. Le comportement réel dépend des réglages du
circuit (voir l'Exercice 5).
EXERCICE 5: Calibrage des circuits d’interface des transducteurs.
Ce travail a pour but de laisser que l’étudiant pratique la précision et le
fonctionnement ordonné des procédures.
Aucun résultat numérique n'est prévu, toutefois la procédure de réglage ne devrait
pas avoir pour résultat des caractéristiques trop différentes de celles de la Fig.11.